(57)【要約】【課題】  視点や注視点を設定する処理を効率化し、移動体を追尾したときの様子を示す３Ｄアニメーションの自動生成を可能とする。【解決手段】  カメラパラメータ設定手段により注視点および視点が設定され、この設定に基づき、描画処理手段により三次元地図データから必要な描画データが取得されて、アニメーションの各画像が生成される。ここで、移動体が経路Ｒ１上を矢印Ａの方向に進行する場合、カメラパラメータ設定手段により、注視点は移動体の経路Ｒ１上（例えば地点Ｐ１４）に設定され、視点は経路に沿って注視点の後方（例えば地点Ｐ１５）に設定される。従って、注視点および視点の二次元座標は経路Ｒ１上のいずれかの地点の座標と一致するので、移動体の経路データが与えられるだけで簡易な処理により注視点と視点が設定される。【選択図】  図２
2005326989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体を追尾したときの様子を示す三次元アニメーションを生成するアニメーション生成装置において、
前記移動体の経路上に配置される注視点と、前記経路に沿って前記注視点の後方に配置される視点とを、前記経路を示す経路データを基に前記移動体の現在位置に応じて設定するカメラパラメータ設定手段と、
前記カメラパラメータ設定手段による設定に基づいて三次元地図データから必要な描画データを取得して画像を生成する描画処理手段と、
を有することを特徴とするアニメーション生成装置。
【請求項２】
あらかじめ取得した前記経路データを、一定時間ごとの前記移動体の前記経路上の位置を示す点座標群に変換する経路データ変換手段をさらに有し、
前記カメラパラメータ設定手段は、前記経路データ変換手段により変換された前記点座標群のうち、前記注視点とされた点から所定時間だけ前の前記移動体の位置に対応する点を前記視点として設定することを特徴とする請求項１記載のアニメーション生成装置。
【請求項３】
あらかじめ取得した前記経路データを、前記経路上の一定距離ごとの点座標群に変換する経路データ変換手段をさらに有し、
前記カメラパラメータ設定手段は、前記経路データ変換手段により変換された前記点座標群のうち、前記注視点とされた点から所定個数分だけ後方の点を前記視点として設定することを特徴とする請求項１記載のアニメーション生成装置。
【請求項４】
前記三次元地図データおよび前記経路データが高さ情報を含む場合、前記カメラパラメータ設定手段は、前記視点を、前記経路に沿って前記注視点の後方の位置から所定の高さに設定することを特徴とする請求項１記載のアニメーション生成装置。
【請求項５】
前記視点の前記経路からの高さは、前記移動体の移動に従って任意に設定可能であることを特徴とする請求項４記載のアニメーション生成装置。
【請求項６】
前記三次元地図データは、二次元位置情報で指定される地図上の各地点の高さを示す地点高さデータを含み、
前記カメラパラメータ設定手段は、前記経路データにより指定される前記経路上の各地点の二次元位置情報に、前記地点高さデータから抽出した当該地点に対応する高さの情報を付与した三次元経路データを基に、前記視点および前記注視点を設定することを特徴とする請求項４記載のアニメーション生成装置。
【請求項７】
移動体を追尾したときの様子を示す三次元アニメーションを生成するアニメーション生成方法において、
カメラパラメータ設定手段が、前記移動体の経路上に配置される注視点と、前記経路に沿って前記注視点の後方に配置される視点とを、前記経路を示す経路データを基に前記移動体の現在位置に応じて設定するステップと、
描画処理手段が、前記カメラパラメータ設定手段による設定に基づいて三次元地図データから必要な描画データを取得して画像を生成するステップと、
を含むことを特徴とするアニメーション生成方法。
【請求項８】
移動体を追尾したときの様子を示す三次元アニメーションを生成する処理をコンピュータに実行させるアニメーション生成プログラムにおいて、
前記移動体の経路上に配置される注視点と、前記経路に沿って前記注視点の後方に配置される視点とを、前記経路を示す経路データを基に前記移動体の現在位置に応じて設定するカメラパラメータ設定手段、
前記カメラパラメータ設定手段による設定に基づいて三次元地図データから必要な描画データを取得して描画命令を発行する描画制御手段、
として前記コンピュータを機能させることを特徴とするアニメーション生成プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体を追尾したときの様子を示す三次元アニメーションを生成するアニメーション生成装置、アニメーション生成方法、およびアニメーション生成プログラムに関し、特に、移動体の経路があらかじめ決められている場合に三次元アニメーションを簡易な処理で生成することが可能なアニメーション生成装置、アニメーション生成方法、およびアニメーション生成プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＧ（Computer Graphics）により三次元画像を表示するための技術が発達し、例えばカーナビゲーションシステムやコンピュータゲームなどに一般的に用いられるようになってきた。これにより、例えばカーナビゲーションシステムでは、現在位置と、周囲の建物や立体交差点などといった立体構造物との位置関係を、ユーザが三次元的に把握することが可能となった。
【０００３】
また、最近のカーナビゲーションシステムには、交差点を曲がった後の経路をわかりやすく知らせるために、その交差点の周囲の地図や状況を拡大して表示する機能を持つものがある。このような交差点拡大機能は、例えば、走行中に交差点まで所定距離となったとき、あるいは、探索した経路をシミュレーションするときなどに作動する。
【０００４】
従来の交差点拡大機能では、単に交差点を含む範囲の二次元地図を経路とともに拡大して表示するものが主であったが、最近では、交差点通過中や通過後における道路およびその周囲の建造物などを、３Ｄ（3-Dimensional）ＣＧを用いたアニメーションにより動的に表示するものも考えられている。また、そのようなアニメーションをサブ画像として表示するものもある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
このうち、３ＤＣＧを用いたアニメーションによる交差点拡大機能を実現するためには、必要なデータ量や処理能力が増大することから、従来のカーナビゲーションシステムでは、あらかじめ指定された主要な交差点にのみ、交差点拡大機能が作動するようになっていた。また、アニメーションを表示する方法としては、主要な交差点のそれぞれについてのアニメーションパラメータを通常の経路とは別にあらかじめ作成しておき、このパラメータを基に描画する方法や、同様に交差点専用の複数の静止画像をあらかじめ生成しておいてそれを再生する方法などが採られることが多かった。
【特許文献１】特開２００３−３３７０３２号公報（段落番号〔０００７〕〜〔０００８〕、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、現在では、上記の交差点拡大機能をより多くの交差点において作動できるようにすることが望まれている。また、交差点を曲がるのに伴って画像が連続的に変化し、その画像を自車から前方を見た際の風景により近づけ、さらにその際の視点の高さ変更など、表示させる画像の自由度を高めた高機能のアニメーションを表示できることが望まれている。
【０００７】
しかし、上述したように、交差点ごとに個別にあらかじめ作成したアニメーションパラメータや静止画像データを基に描画する方法では、交差点の数に応じてデータ量が増加してしまう。また、交差点の通過に伴って連続的に画像が変化するようなアニメーションを実現するには、さらにデータ量が増加してしまうし、視点の高さなどはあらかじめ決まっており、当然変更することはできない。
【０００８】
このため、通常の経路の描画の際に用いる３Ｄ地図データを使用して、任意の交差点において拡大機能を実現することが望ましいが、このためには、交差点を通過する際には、自車が通過する軌道とは別に視点が移動する軌道を別途作成する必要があった。例えば、上記の特許文献１によれば、交差点などを通過した先の経路の後側の延長線上に視点を設け、交差点の内側などの基準点を中心として自車位置と視点とがなす角度を一定に保つように視点および注視点を移動させている。このように、視点および注視点を求めるための複雑な演算が必要となることが問題であった。
【０００９】
また、このような問題は、カーナビゲーションに限らず、３Ｄゲームやヒューマンナビゲーションなど、様々な移動を伴う画面内の移動体を追尾するカメラによる画像を再現するアニメーションの描画に対して共通するものである。
【００１０】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、視点や注視点を設定する処理を効率化し、移動体を追尾したときの様子を示す３Ｄアニメーションの自動生成を可能としたアニメーション生成装置を提供することを目的とする。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、視点や注視点を設定する処理を効率化し、移動体を追尾したときの様子を示す３Ｄアニメーションの自動生成を可能としたアニメーション生成方法を提供することである。
【００１２】
さらに、本発明の他の目的は、視点や注視点を設定する処理を効率化し、移動体を追尾したときの様子を示す３Ｄアニメーションの自動生成を可能としたアニメーション生成プログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明では上記課題を解決するために、移動体を追尾したときの様子を示す三次元アニメーションを生成するアニメーション生成装置において、前記移動体の経路上に配置される注視点と、前記経路に沿って前記注視点の後方に配置される視点とを、前記経路を示す経路データを基に前記移動体の現在位置に応じて設定するカメラパラメータ設定手段と、前記カメラパラメータ設定手段による設定に基づいて三次元地図データから必要な描画データを取得して画像を生成する描画処理手段とを有することを特徴とするアニメーション生成装置が提供される。
【００１４】
このようなアニメーション生成装置では、カメラパラメータ設定手段により注視点および視点が設定され、この設定に基づき、描画処理手段により三次元地図データから必要な描画データが取得されて、アニメーションの各画像が生成される。ここで、カメラパラメータ設定手段により、注視点は移動体の経路上に配置され、視点は経路に沿って注視点の後方に配置されるので、注視点および視点の二次元座標は経路上のいずれかの地点の座標と一致し、移動体の経路データが与えられるだけで簡易な処理により注視点と視点が設定される。
【００１５】
また、本発明では、移動体を追尾したときの様子を示す三次元アニメーションを生成するアニメーション生成方法において、カメラパラメータ設定手段が、前記移動体の経路上に配置される注視点と、前記経路に沿って前記注視点の後方に配置される視点とを、前記経路を示す経路データを基に前記移動体の現在位置に応じて設定するステップと、描画処理手段が、前記カメラパラメータ設定手段による設定に基づいて三次元地図データから必要な描画データを取得して画像を生成するステップとを含むことを特徴とするアニメーション生成方法が提供される。
【００１６】
このようなアニメーション生成方法では、カメラパラメータ設定手段により注視点および視点が設定され、この設定に基づき、描画処理手段により三次元地図データから必要な描画データが取得されて、アニメーションの各画像が生成される。ここで、カメラパラメータ設定手段により、注視点は移動体の経路上に配置され、視点は経路に沿って注視点の後方に配置されるので、注視点および視点の二次元座標は経路上のいずれかの地点の座標と一致し、移動体の経路データが与えられるだけで簡易な処理により注視点と視点が設定される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、移動体の経路データが与えられるだけで簡易な処理により注視点と視点が設定されるので、例えば移動体が曲がっている経路を移動する場合にも、その経路を移動中の移動体を追尾したときの様子を示す三次元アニメーションを、特殊な処理や専用の描画データを用いることなく自動的に生成することができ、ナビゲーションシステムやコンピュータゲームなどに適用した場合に、より実写に近い高品質な画像表示が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
まず、本発明の概要について説明する。
図１は、本発明のアニメーション生成装置の主な機能を示すブロック図である。
【００１９】
本発明のアニメーション生成装置は、移動体を追尾するカメラによって撮影される画面を再現した三次元アニメーションを生成するものであり、図１に示すように、カメラパラメータ設定部１および描画処理部２を具備する。また、描画処理部２にはモニタ３を接続することができる。さらに、移動体の経路を示す経路データ４と、移動体が移動する領域を３Ｄ地図データ５が供給される。これらのデータは、例えばアニメーション生成装置自身が具備する記憶装置に記憶された状態などとして提供される。
【００２０】
カメラパラメータ設定部１は、移動体を追尾したときの視点１ａおよび注視点１ｂの位置を設定し、これらを基に表示領域を特定するために必要なカメラパラメータ１ｃを生成して、描画処理部２に供給する。経路データ４により指定される経路上を移動体が移動したとき、カメラパラメータ設定部１は、経路データ４の供給を受けて、その経路上の移動体の現在位置に応じて、視点１ａおよび注視点１ｂを同じ経路上に順次設定する。具体的には、後の図２で説明するように、経路上に注視点１ｂを配置し、同じ経路に沿ってその注視点１ｂの後方に視点１ａを配置する。なお、注視点１ｂは、経路から所定の高さの位置に設定されてもよい。
【００２１】
描画処理部２は、カメラパラメータ設定部１からのカメラパラメータ１ｃに応じた画像を、３Ｄ地図データ５を利用して描画し、モニタ３に表示させる。具体的には、カメラパラメータ１ｃに基づいて三次元地図上の表示領域を特定し、その表示領域内のオブジェクトを描画するために必要な描画データ５ａを３Ｄ地図データ５から取得して、画像を生成する。従って、移動体の移動に伴って順次生成されるカメラパラメータ１ｃを基に画像を生成することで、アニメーションが生成される。
【００２２】
ここで、図２は、視点および注視点の設定方法を説明するための図である。
図２のように、地点Ｐ１１において進路が屈曲するような経路Ｒ１が与えられ、この経路Ｒ１上を移動体が矢印Ａの方向に移動する場合を考える。図２では例として、経路Ｒ１を複数の地点に分割し、経路データが各地点の座標群として与えられるようになっている。なお、各地点は例えば、経路Ｒ１を一定距離間隔で分割した位置、あるいは、一定時間ごとに移動体が到達する位置などとして決定される。
【００２３】
このような経路Ｒ１上を移動する移動体を追尾したときの画像を生成するためには、カメラの注視点をほぼ移動体の位置と一致するものとして、経路Ｒ１上を移動させ、カメラの位置すなわち視点を、注視点のやや後方の位置に固定する。本発明ではこのとき、視点を経路Ｒ１に沿った注視点の後方の位置に設定する。
【００２４】
図２の例では、注視点を４区間分だけ後方の地点に設定している。例えば移動体が地点Ｐ１２に位置するときは、地点Ｐ１２に注視点が設定され、地点Ｐ１２より４区間分だけ後ろの地点Ｐ１３に視点が設定される。また、移動体が地点Ｐ１１に到達するまでの直線区間では、視点から注視点に対する方向（カメラ方向）は経路Ｒ１に沿った方向となる。
【００２５】
また、移動体が地点Ｐ１１を過ぎてその進路方向が変わっても、視点は注視点から４区間分だけ後方の経路Ｒ１上に同様に設定されるので、進路方向が変わった直後では、注視点と視点のそれぞれの移動方向が異なるものとなり、カメラ方向は移動体の移動に伴って変化する。例えば移動体が地点Ｐ１４に位置したとき、注視点は地点Ｐ１４、視点は地点Ｐ１１より前の地点Ｐ１５に設定され、視点から注視点へのカメラ方向は地点Ｐ１４以前の経路Ｒ１との間で角度α（α＞０）をなすことになる。そして、さらに移動体が移動すると、その角度αは徐々に大きくなり、やがてカメラ方向は、地点Ｐ１１以後の経路Ｒ１に沿った方向となる。
【００２６】
このように、本発明では、経路Ｒ１上に視点および注視点を設定するので、視点および注視点の軌道を移動体の経路Ｒ１と別に作成する必要がなく、経路データのみが与えられれば視点および注視点を自動的に設定することができる。そして、このような簡易な処理によって設定された視点および注視点に基づいて、移動方向が変化する移動体を追尾した状態でカメラ方向を徐々に変化させるようなカメラパラメータが生成されるので、カメラ方向が変化している間のアニメーションをリアルタイムに描画することができる。
【００２７】
また、図３は、視点および注視点の他の設定方法を説明するための図である。
カメラパラメータ設定部１は、視点の位置を、経路に沿って注視点の後方の位置から所定の高さに設定してもよい。この場合、与えられる３Ｄ地図データ５や経路データ４には、地表面の高さを示す情報が含まれていることが望ましい。
【００２８】
図３のように、地点Ｐ２１において進路が屈曲するような経路Ｒ２が与えられ、この経路Ｒ２上を移動体が矢印Ｂの方向に移動する場合を考える。ここで、視点を、経路Ｒ２から所定の高さＨの位置に配置する場合には、経路Ｒ２をその直上の高さＨの位置にスライドさせた経路Ｒ３を定義して、これを視点の軌道とする。
【００２９】
この場合も、図２の場合と同様に、視点の二次元座標（Ｘ−Ｚ座標）は、注視点から経路Ｒ２に沿って後方の位置（図３では４区間分だけ後方の位置）の座標となり、高さの座標（Ｙ座標）は注視点の座標値に高さＨを加算した値となる。例えば、移動体が地点Ｐ２２に位置するとき、注視点は地点Ｐ２２に設定され、視点は、地点Ｐ２２から４区間分だけ後方の地点Ｐ２３から、さらに高さＨだけ上方の地点Ｐ２４に設定される。従って、視点および注視点は、経路Ｒ２の経路データが与えられれば容易な演算により求められる。
【００３０】
そして、このように視点および注視点が設定されると、移動体の移動方向が地点Ｐ２１を境に変化したときに、視点から注視点へのカメラ方向が移動体の移動に伴って徐々に変化する。従ってこの間、カメラ方向を徐々に変化させるようなカメラパラメータが生成されて、その間のアニメーションがリアルタイムに描画される。また、視点の高さＨは、移動体の移動に応じて任意に設定することも可能である。これにより、例えばナビゲーションシステムなどにおいて、地表面より高い視点から自車の前方を見たときを示す“バードビュー”などと呼ばれる画面を表示した場合に、その視線の高さを自由に変化させることなどが容易に可能となり、画面表示の自由度を高め、実用性を高めることができる。また、コンピュータゲームなどでも、移動体の進路を上下左右に変化させるといった娯楽性の高い様々な画像を表現することが可能となる。
【００３１】
なお、上記の図２および図３では、屈曲した経路の例を示したが、曲線状の経路にも同様に適用することが可能である。このように、本発明によれば、移動体を追尾したときの様子を示すアニメーションを描画する際に、その移動体の経路データが与えられれば、移動体がいかなる経路を移動する場合にも、カメラパラメータを容易に設定し、その処理負荷を軽減することが可能となる。従って、既存の経路データや３Ｄ地図データをそのまま用いて、移動体を追尾したときのアニメーションをリアルタイムに描画することが可能となる。
【００３２】
さらに、視点の位置が注視点のやや後方となるので、視点と移動体との間が建物などにより遮られる可能性も低くなる。このような可能性は、視点と移動体との間の距離を短くするほど低くすることができる。
【００３３】
次に、本発明をカーナビゲーションシステムに適用した場合の実施の形態例について説明する。はじめに、カーナビゲーションシステムの具備する交差点拡大機能について説明する。
【００３４】
図４は、交差点拡大機能が作動する交差点付近の地図の例を示す図である。
交差点拡大機能は、交差点を通行する際の様子を運転者にわかりやすく知らせるために、その交差点の周囲の状況をＣＧ画像により拡大して表示する機能である。このような交差点拡大機能は、例えば、目的地までの経路の検索が行われた後、走行中に交差点まで所定距離となったとき、あるいは、探索した経路を事前にシミュレーションするときなどに作動する。
【００３５】
例えば、図４のような交差点Ｐ３１が地図上に存在し、矢印Ｃのように図中右方向から交差点Ｐ３１を通って上方向に自車が進行するような経路Ｒ４が検索されたとき、この交差点Ｐ３１へ進入するときから通過した後にかけての自車の前方の様子を示す画面を、３Ｄアニメーションにより連続的に表示する。
【００３６】
図５は、上記の交差点に近づいて交差点拡大機能が作動した際のアニメーション表示例を示す図である。
図５（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、画面の中央下部には自車の位置を示すアバター１１を常時表示する。交差点に近づいたとき図５（Ａ）のような画像となり、自車が交差点を矢印Ｆの方向に曲がりはじめると図５（Ｂ）、さらに曲がると図５（Ｃ）のような画像となり、交差点を完全に通過すると図５（Ｄ）のような画像となる。
【００３７】
このような画像を表示する場合、従来では、通常の経路上を走行する際の画面生成に用いるデータとは別に、交差点を走行する際の画面生成用のアニメーションパラメータあるいは複数の静止画像のデータなどをあらかじめ生成しておき、このデータを基に画像を表示することなどが行われていた。しかし、本発明を適用して、交差点を通過する際の経路のデータを基に視点および注視点を設定することにより、これらの設定のための演算処理負担が軽減され、また、交差点のための特別なデータを用いることなく、通常の経路上の走行時のための３Ｄ地図データを用いて、任意の交差点においてその通過に伴う連続的なアニメーション表示を実行させることが可能となる。
【００３８】
また、図６は、交差点の進入時および通過後の視点の高さを変更する場合について説明するための図である。
上記の図３で説明したように、視点の高さを変化させることにより、より実用性とともに娯楽性を高めたアニメーションを生成することも可能である。図６（Ａ）および（Ｂ）では、図４に示した交差点Ｐ３１の進入時および通過時においてそれぞれ視点の高さを変化させた場合の例を示している。なお、図６（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ図４に示したＤ矢視およびＥ矢視から見たときの交差点Ｐ３１付近の様子を示している。
【００３９】
視点をほぼ運転者の高さに設定したときの画面を“ドライバーズビュー”と呼び、このときの視点は図中の軌道Ｒ５ａ，Ｒ６ａのようになる。また、視点をより高い位置に設定したときの画面を“バードビュー”などと呼ぶが、例えば、図６（Ａ）の軌道Ｒ５ｂのように、交差点Ｐ３１へ近づくのに連れて視点を降下させる“バード・トゥー・ドライバー・モード”や、図６（Ｂ）の軌道Ｒ６ｂのように、交差点Ｐ３１から遠ざかるのに連れて視点を上昇させる“ドライバー・トゥー・バード・モード”といった表示モードを、既存の３Ｄ地図データを用いて任意の交差点において実現することができる。
【００４０】
次に、本実施の形態に係るカーナビゲーションシステムについて説明する。
図７は、カーナビゲーションシステムのハードウェア構成例を示す図である。
カーナビゲーションシステムは、図７に示すように、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ（Read Only Memory）２２、ＲＡＭ２３、３Ｄグラフィック描画エンジン２４、および入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）２５が搭載された本体ユニットと、ＧＰＳ（Global Positioning System）３１、モニタ３２、入力デバイス３３、およびＨＤＤ３４によって構成される。
【００４１】
ＣＰＵ２１は、カーナビゲーションシステム全体を統括的に制御する制御処理部である。ＲＯＭ２２には、ＣＰＵ２１が実行するプログラムや、処理に必要なデータが記憶される。ＲＡＭ２３は、ＣＰＵ２１がプログラムを実行する際の作業領域として機能し、呼び出されたプログラムや処理中のデータを一時的に保持する。ＲＡＭ２３には例えば、描画処理時にテクスチャのデータがキャッシュされる。
【００４２】
３Ｄグラフィック描画エンジン２４は、ＣＰＵ２１からの描画命令に基づき、３ＤＣＧをはじめとする各種のグラフィックやテキストなどをモニタ３２に表示するための画像信号を生成する。入出力Ｉ／Ｆ２５は、ＧＰＳ３１や入力デバイス３３、ＨＤＤ３４と、ＣＰＵ２１との間のデータ入出力を司る。
【００４３】
ＧＰＳ３１は、自車位置を把握する機能を果たすものであり、ＧＰＳ衛星からの信号を図示しないアンテナを通じて受信し、自車の現在位置を示す緯度・経度情報を入出力Ｉ／Ｆ２５を介してＣＰＵ２１に出力する。
【００４４】
モニタ３２は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などからなり、３Ｄグラフィック描画エンジン２４により生成された画像信号に応じた画像を表示する。モニタ３２は、自車のダッシュボードなどに設置されて、運転者や同乗者に視認され、各種メニュー画面や経路情報、地図などを表示する。
【００４５】
入力デバイス３３は、ユーザによる操作入力に応じた制御信号を、入出力Ｉ／Ｆ２５を介してＣＰＵ２１に出力する。入力デバイス３３としては、例えば、各種操作キーや、モニタ３２の画面に設けられたタッチパネル、リモートコントローラからの無線信号を受信あるいは受光する受信・受光ユニットなどとして実現される。
【００４６】
ＨＤＤ３４は、アニメーションの作成に必要な３Ｄ地図データや、経路検索のための経路リンクデータなどが格納される外部記憶装置であり、各種データや命令コマンドを入出力Ｉ／Ｆ２５を介してＣＰＵ２１に供給する。また、プログラム実行時におけるＣＰＵ２１の作業領域などとして機能するようにしてもよい。なお、外部記憶装置としては、この他に例えばＤＶＤ（Digital Versatile Disk）などの光ディスクなどが用いられてもよく、例えば数十Ｇｂｙｔｅ以上といった大容量を具備し、かつ高速なアクセスが可能であることが望ましい。
【００４７】
このカーナビゲーションシステムの主な機能は、ユーザの操作入力に応じて出発地、経由地、目的地などの指定を受けて、目的地までの経路を検索して表示し、また、その経路を自車で走行するのに伴って、ＧＰＳ３１からの位置情報を基に、道路地図や、道路の周辺の建物の様子などを表すＣＧ画像をモニタ３２に表示することである。そして、ＣＰＵ２１は、ＧＰＳ３１からの位置情報に基づいて、交差点に近づいたと判断すると、交差点拡大機能を作動させて、その交差点を通過する際の前方の様子を詳細に示す３Ｄアニメーションをモニタ３２に表示する。
【００４８】
図８は、カーナビゲーションシステムの描画処理機能を概略的に示す図である。
図８に示すように、カーナビゲーションシステムは、経路検索・ガイド処理部４１、３Ｄ地図マネージャ４２、シーングラフマネージャ・アニメーションエンジン４３、およびレンダリングエンジン４４を具備する。これらの機能は例えば、ＣＰＵ２１によるソフトウェア処理により実現されるものである。また、交差点拡大機能の作動時において描画のために用いられる３Ｄ地図データ５０が、ＨＤＤ３４内にあらかじめ記憶される。
【００４９】
まず、３Ｄ地図データ５０について説明する。この３Ｄ地図データ５０のうち、地理関連データ５１、描画関連データ５２およびテクスチャデータ５３は、従来から用いられている汎用的な３Ｄ地図データを基にこのカーナビゲーションシステムの仕様に合わせて生成されるものである。
【００５０】
地理関連データ５１には、地図上で区分された領域を示す緯度・経度情報や、その領域に存在する建物などのオブジェクトの形状情報などが格納されている。地理関連データ５１は、これらの情報を管理するためのデータ構造が描画時の詳細度に応じたツリー構造で表現された、バイナリ形式のシーングラフデータとして実現される。
【００５１】
描画関連データ５２には、地図上の所定領域内のオブジェクトの描画に必要となるマテリアルやテクスチャ、カラーなどの情報のリストと、描画に必要な各種命令などが、リンクＩＤごとに関連付けられて管理されている。なお、マテリアルやカラーなどのデータについても描画関連データ５２に含まれ、テクスチャデータ５３については、複数領域間で共有可能とするために別に管理されている。また、描画命令は、マイクロＧＬ，Ｏｐｅｎ−ＧＬといった業界標準の３ＤＣＧライブラリで規定された描画命令に対応している。
【００５２】
ＮＧリンクデータ５４には、描画に必要なデータが用意されていない地点やデータが不完全で見栄えの悪い地点などのリンクＩＤが登録されており、このＮＧリンクデータ５４により、各交差点についての拡大表示の可否が事前にわかるようになっている。
【００５３】
ハイトネットデータ５５には、交差点の周辺など、経路のキーポイントとなる地点の高さ（標高）の情報が登録されている。このハイトネットデータ５５は、従来から用いられている汎用的な経路リンクデータを基に生成され、これにより、上記のような高さ情報を持たない汎用的な３Ｄ地図データに基づくデータに高さの情報が付与され、視点および注視点の高さを設定することが可能となる。
【００５４】
なお、本実施の形態では、交差点通過時にのみより詳細なアニメーション表示を可能とするために、上記のような交差点拡大機能のための専用の３Ｄ地図データ５０を用意することとしたが、このようなデータをすべての経路上およびその周辺について用意しておき、すべての経路上で同じ描画処理が行われるようにしてもよい。
【００５５】
続いて、描画処理のための機能について説明する。
経路検索・ガイド処理部４１は、指定された目的地までの経路の検索や、その経路を自車位置などに応じてユーザにガイドするための制御処理を行う。この経路検索・ガイド処理部４１は、ＧＰＳ３１からの位置情報あるいはユーザの指定に基づいて、経路の緯度・経度情報群や、次に差し掛かる交差点を指定するためのリンクＩＤなどを３Ｄ地図マネージャ４２に供給する。
【００５６】
３Ｄ地図マネージャ４２は、３Ｄ地図データ５０内のＮＧリンクデータ５４を参照して、経路検索・ガイド処理部４１により指定された交差点について、交差点拡大機能を実現するための高さ情報や描画データなどが格納されているか否かを検証する。そして、これらが格納されており、その交差点についての３Ｄアニメーションが描画可能である場合に、交差点のリンクＩＤや経路の緯度・経度情報群をシーングラフマネージャ・アニメーションエンジン４３に供給する。
【００５７】
シーングラフマネージャ・アニメーションエンジン４３は、供給された緯度・経路情報群を基にして、地理関連データ５１を検索し、該当する位置の３Ｄ地図が存在するか否かを確認する。３Ｄ地図が存在する場合には、供給されたリンクＩＤを基にして、ハイトネットデータ５５からその交差点の高さ情報を抽出する。そして、視点および注視点を経路の緯度・経路情報群および高さ情報を基に求めてカメラパラメータを設定し、そのカメラパラメータに基づいて、シーングラフデータである地理関連データ５１の持つツリー構造を解析し、表示領域を特定してその領域内のオブジェクトを描画するためのアニメーションパラメータを設定する。
【００５８】
レンダリングエンジン４４は、シーングラフマネージャ・アニメーションエンジン４３により特定された描画関連データ５２を３Ｄ地図データ５０からロードする。そして、ロードした描画関連データ５２において指定されたテクスチャデータ５３などをＨＤＤ３４からさらにロードしてＲＡＭ２３にキャッシュするとともに、それらのデータや、シーングラフマネージャ・アニメーションエンジン４３からのアニメーションパラメータに基づき、描画関連データ５２で指定された描画命令を３Ｄグラフィック描画エンジン２４に対して順次発行する。
【００５９】
これにより、３Ｄグラフィック描画エンジン２４は、レンダリングエンジン４４からの描画命令に応じた３ＤＣＧ画像を順次生成し、モニタ３２には３Ｄアニメーションが表示されることになる。
【００６０】
図９は、交差点拡大機能の作動時におけるシーングラフマネージャ・アニメーションエンジン４３によるカメラパラメータ設定処理の流れを示すフローチャートである。
図９の処理は、例えば、経路検索・ガイド処理部４１の処理により、ＧＰＳ３１からの自車位置情報に基づいて交差点まで所定の距離となったとき、あるいは、ユーザの操作入力により交差点が指定されて、その交差点の通過時の様子を示すシミュレーションの実行開始が指示されたときなどに実行されるものである。
【００６１】
〔ステップＳ１０１〕交差点内の経路データ（緯度・経度情報群）を３Ｄ地図マネージャ４２から取得する。
〔ステップＳ１０２〕時刻ｔにおける交差点内の自車位置に対応する点座標群を生成し、ＲＡＭ２３に一時的に格納する。なお、視点の高さを設定可能とする場合には、点座標群は、緯度・経度情報に基づく座標値にハイトネットデータ５５に基づく座標値を付与した三次元座標として表される。
【００６２】
〔ステップＳ１０３〕交差点内の全経路に渡って点座標群の生成が完了したか否かを判定する。完了していない場合はステップＳ１０２に戻り、完了した場合はステップＳ１０４に進む。
【００６３】
〔ステップＳ１０４〕交差点の走行に伴う時刻のカウントを開始し、所定の時刻（Ｔ）を時刻ｔ１に設定する。
〔ステップＳ１０５〕時刻ｔ１における自車位置に対応する点座標を、ＲＡＭ２３に格納した点座標群から抽出し、時刻ｔ１における視点データに設定する。なお、例えばバードビューの表示モードが選択されていた場合は、指定された高さの値を視点データの座標に加算する。
【００６４】
〔ステップＳ１０６〕さらに所定の時間が経過した時刻（Ｔ＋ｄＴ）を時刻ｔ２に設定する。
〔ステップＳ１０７〕時刻ｔ２における自車位置に対応する点座標を、ＲＡＭ２３内の点座標群から抽出し、時刻ｔ１における注視点データに設定する。
【００６５】
〔ステップＳ１０８〕設定された注視点データから視点データを減算し、カメラ方向ベクトルに設定する。
〔ステップＳ１０９〕カメラ方向ベクトルに基づくカメラパラメータを設定する。なお、シーングラフマネージャ・アニメーションエンジン４３は、設定されたカメラパラメータに基づいて、地理関連データ５１を解析して表示領域を特定し、アニメーションパラメータなどを設定してレンダリングエンジン４４に渡す。これにより、レンダリングエンジン４４から３Ｄグラフィック描画エンジン２４に対して描画命令が発行され、３Ｄアニメーションを構成する１フレーム分の３ＤＣＧ画像がモニタ３２に表示される。
【００６６】
〔ステップＳ１１０〕交差点内の全経路を通過して、処理を終了するか否かを判定する。終了しない場合はステップＳ１０４に戻り、次にカウントされる時刻（Ｔ）を起点に以後の処理を実行する。従って、交差点を自車が走行する間、ステップＳ１０４〜Ｓ１０９の処理が繰り返されてその都度画像が表示されるので、交差点の走行に伴う前方の様子を示す３Ｄアニメーションが、時刻（Ｔ）の経過に応じてリアルタイムに表示される。そして、交差点の全経路を通過するだけの時刻が経過したとき、処理を終了する。
【００６７】
以上の処理例では、与えられた経路データを、所定時間ごとの自車の経路上の位置を示す点座標群に変換し、この点座標群を用いて視点および注視点を設定している。また、この他に、交差点内の経路を所定距離ごとにプロットして点座標群を設定するようにしてもよい。このような処理により、視点および注視点を設定するための処理負荷を軽減しながら、上記のようなリアルタイムの３Ｄアニメーションを自動的に生成することが可能となる。
【００６８】
また、時刻の経過に応じて、ステップＳ１０５で設定する視点の高さの座標値を変化させることにより、“バード・トゥー・ドライバー・モード”や“ドライバー・トゥー・バード・モード”といった実用性・娯楽性の高い表示モードを容易に実現することができる。さらに、このような表示モードは、ハイトネットデータ５５により高さ情報が付与された３Ｄ地図データ５０を基に実行されるので、実際の様子により近い正確な画像表示が可能となる。
【００６９】
なお、上記の実施の形態では、交差点の通行時にのみ、前方の様子を３Ｄアニメーションにより詳細に表示する交差点拡大機能の作動時に、本発明を適用して経路情報から視点および注視点を求める処理を行うようにしたが、交差点以外の経路の走行時にも、本発明を適用して常時３Ｄアニメーションを表示するようにしてもよい。この場合、例えば地図上あるいは経路上の新たな区分領域内に自車が進入するごとに、その領域内の経路データを基に図９に示した処理が実行されればよい。この場合にも、視点および注視点を求め、カメラパラメータを算出する処理負荷は軽減され、経路の形状に関係なく、実際の走行時に視認される様子に近い３Ｄアニメーションを生成することが可能となる。
【００７０】
また、上記の処理機能は、コンピュータによって実現することができる。その場合、上記のカーナビゲーションシステムが有すべき機能の処理内容を記述したプログラムが提供される。そのプログラムをコンピュータで実行することにより、上記処理機能がコンピュータ上で実現される。処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、ＨＤＤなどの磁気記録装置、ＤＶＤやＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc-ROM）などの光ディスク、ＭＯ（Magneto-Optical disk）などの光磁気記録媒体、フラッシュメモリなどの半導体メモリなどがある。
【００７１】
プログラムを流通させる場合には、例えば、そのプログラムが記録されたＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭなどの可搬型記録媒体が販売される。また、プログラムをサーバコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することもできる。
【００７２】
プログラムを実行するコンピュータは、例えば、可搬型記録媒体に記録されたプログラムまたはサーバコンピュータから転送されたプログラムを、自己の記憶装置に格納する。そして、コンピュータは、自己の記憶装置からプログラムを読み取り、プログラムに従った処理を実行する。なお、コンピュータは、可搬型記録媒体から直接プログラムを読み取り、そのプログラムに従った処理を実行することもできる。また、コンピュータは、サーバコンピュータからプログラムが転送されるごとに、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、上記のようなカーナビゲーションシステムに限らず、ヒューマンナビゲーションなどの各種ナビゲーションシステムや、コンピュータゲームなど、移動体を追尾したときの様子を３Ｄアニメーションとして表示する装置のうち、特に移動体の経路があらかじめ与えられる場合に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明のアニメーション生成装置の主な機能を示すブロック図である。
【図２】視点および注視点の設定方法を説明するための図である。
【図３】視点および注視点の他の設定方法を説明するための図である。
【図４】交差点拡大機能が作動する交差点付近の地図の例を示す図である。
【図５】交差点拡大機能が作動した際のアニメーション表示例を示す図である。
【図６】交差点の進入時および通過後の視点の高さを変更する場合について説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態に係るカーナビゲーションシステムのハードウェア構成例を示す図である。
【図８】カーナビゲーションシステムの描画処理機能を概略的に示す図である。
【図９】交差点拡大機能の作動時におけるシーングラフマネージャ・アニメーションエンジンによるカメラパラメータ設定処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７５】
１……カメラパラメータ設定部、１ａ……視点、１ｂ……注視点、１ｃ……カメラパラメータ、２……描画処理部、３……モニタ、４……経路データ、５……３Ｄ地図データ、５ａ……描画データ、Ｐ１１〜Ｐ１５，Ｐ２１〜Ｐ２４……地点、Ｒ１〜Ｒ３……経路
【図１】
2005326989.tif 000003
【図２】
2005326989.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2005326989.tif 000010
【図９】
2005326989.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成17年5月26日(2005.5.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
また、移動体が地点Ｐ１１を過ぎてその進路方向が変わっても、視点は注視点から４区間分だけ後方の経路Ｒ１上に同様に設定されるので、進路方向が変わった直後では、注視点と視点のそれぞれの移動方向が異なるものとなり、カメラ方向は移動体の移動に伴って変化する。例えば移動体が地点Ｐ１４に位置したとき、注視点は地点Ｐ１４、視点は地点Ｐ１１より前の地点Ｐ１５に設定され、視点から注視点へのカメラ方向は地点Ｐ１１以前の経路Ｒ１との間で角度α（α＞０）をなすことになる。そして、さらに移動体が移動すると、その角度αは徐々に大きくなり、やがてカメラ方向は、地点Ｐ１１以後の経路Ｒ１に沿った方向となる。